Оптические скирмионы из метаволокон с субволновыми характеристиками

Существующие методы генерации оптических скирмионов обычно требуют громоздких и сложных установок пространственной модуляции света, что ограничивает их масштабируемость и практическое применение. Существующие методы генерации ограничены оптическими ближними полями, что делает сложным обнаружение скирмионов, а распространение в свободном пространстве на большие расстояния практически невозможным. Учёные разработали гибкое метаволоконное устройство, способное генерировать оптические скирмионы с настраиваемыми топологическими текстурами и беспрецедентными характеристиками субволновой поляризации. Эта метаволоконная платформа включает метаструктуры непосредственно на кончиках волокна, что позволяет создавать структурированные световые поля с точно настраиваемыми топологическими характеристиками. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. В будущих работах могут быть изучены дополнительные функциональные возможности, такие как спиновые скирмионы и реконфигурируемые метаповерхности, основанные на фазовом изменении или двумерных материалах, что еще больше расширит сферу применения топологически спроектированных световых полей.

Обнаружен полностью оптический аналог ядерного магнитного резонанса с квантовыми жидкостями света

Исследователи из Сколтеха, Варшавского университета и Исландского университета продемонстрировали, что оптическими средствами можно возбудить и перемешать экситон-поляритонный конденсат, который излучает линейно поляризованный свет с осью поляризации, следующей за направлением перемешивания. Вращение линейной поляризации излучаемого света соответствует перемешиванию спина поляритона. Скорость такой модуляции во времени может достигать ГГц благодаря сверхбыстрой динамике поляритонной системы. Обнаружено, что эта прецессия происходит только при определенных резонансных условиях внешнего перемешивания и внутренних параметров системы. Работа опубликована в журнале Optica. Экспериментальная работа полностью проводилась в Центре фотоники Сколтеха.

Управляемые монополи орбитального углового момента в хиральных топологических полуметаллах

Благодаря сочетанию надежной теории и экспериментов на Swiss Light Source SLS в Институте Пауля Шеррера PSI, было продемонстрировано существование монополей орбитального углового момента электронов (ОАМ), вращающихся вокруг атомного ядра. Что стало предметом большого теоретического интереса, поскольку они предлагают значительные практические преимущества для развивающейся области орбитроники, потенциальной энергоэффективной альтернативы традиционной электронике. Открытие опубликовано в журнале Nature Physics. Международная исследовательская группа под руководством ученых из Института Пауля Шеррера PSI и Институтов Макса Планка в Галле и Дрездене (Германия) продемонстрировала, что хиральные топологические полуметаллы — новый класс материалов, открытый в PSI в 2019 году, — обладают свойствами, которые делают их весьма практичным выбором для генерации токов ОАМ. Для эксперимента была использована техника, известная как круговой дихроизм в угловой фотоэмиссионной спектроскопии, или CD-ARPES, использующей циркулярно поляризованные рентгеновские лучи от источника синхротронного света. Предположение заключается в том, что если вы используете циркулярно поляризованный свет, вы измеряете то, что прямо пропорционально OAM.

Разработан новый тип голограмм, способный проецировать несколько изображений высокой точности без перекрестных помех

Исследователи разработали новый тип голограмм, известный как «метаголограммы», способный проецировать несколько изображений высокой точности без перекрестных помех. Этот прорыв открывает путь к технологиям следующего поколения, включая дисплеи виртуальной/дополненной реальности (AR/VR), хранение информации и шифрование изображений. Работа опубликована в журнале eLight. Предлагаемая метаголограмма использует метод геометрического фазового кодирования и состоит из миллионов поликремниевых наностолбиков субволнового масштаба, каждый размером примерно 100 нм, идентичных по размеру, но с пространственно изменяющимися углами вращения. Устройство также включает в себя плоский стеклянный волновод для передачи падающего света и использует такие свойства, как поляризация и угол, для переключения проекции до шести уникальных изображений высокой четкости без перекрестных помех. Кроме того, исследователи создали двухканальную полноцветную метаголограмму и даже восемнадцатиканальную метаголограмму, используя комбинацию различных методов мультиплексирования.

Первое обнаружение магнитных массивных звезд за пределами нашей галактики

Впервые магнитные поля были обнаружены у трех массивных горячих звезд в соседних с нами галактиках — Большом и Малом Магеллановом Облаке. Хотя массивные магнитные звезды уже обнаружены в нашей галактике, открытие магнетизма в Магеллановых облаках особенно важно, поскольку в этих галактиках имеется большое количество молодых массивных звезд. Это дает уникальную возможность изучить активно формирующиеся звезды и верхний предел массы, которую звезда может иметь и оставаться стабильной. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysicals.

Световые пули обмениваются поляризацией при столкновениях

Световые пули – сверхкороткие импульсы света, образующиеся в нелинейной среде за счет явления самофокусировки. Световая пуля представляет собой уединенную волну – солитон, который по ряду параметров похож на движущуюся частицу. Солитоны могут сталкиваться между собой, ударяясь подобно бильярдным шарам, или проходить друг сквозь друга, обмениваясь энергией. До недавнего времени исследования ограничивались взаимодействием солитонов с одной поляризацией. Физики разработали трехмерную модель взаимодействия двух солитонов в многомодовом оптическом волокне с градиентным распределением показателя преломления. При определенном соотношении величин нелинейности и дисперсии решение в виде солитонов является устойчивым. Если рассмотреть не линейные, а круговые поляризации, то уравнения процесса взаимодействия солитонов становятся проще, и описание процесса может в итоге быть сведено к ньютоновской динамике. При взаимодействии друг с другом световые пули "обмениваются" поляризациями. Подбирая поляризацию и скорость сближения взаимодействующих световых пуль, можно "на выходе" получить любую заданную поляризацию света. В зависимости от скорости сближения световых пуль и их поляризаций столкновения могут быть как упругими, так и неупругими.

Томографическая карта намагниченной межзвездной среды на основе поляризации звездного света первого градусного масштаба

Астрофизики измерили поляризацию более 1500 звезд, площадь которых не более чем в 15 раз превышает площадь полной Луны. Были использованы данные астрометрического спутника Gaia и новый алгоритм для составления карты магнитных полей галактики в этой части неба. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysicals. Это первая крупномасштабная попытка составить карту гравитационного поля Млечного Пути. Для завершения полного картографирования потребуется некоторое время, но когда оно будет завершено, оно даст глубокое представление не только о магнитном поле галактик, но и об эволюции галактик во Вселенной.

Реализация идеального всенаправленного плаща-невидимки в свободном пространстве

Основываясь на оптике линейного преобразования и теории строения всенаправленно согласованных прозрачных метаматериалов, исследовательская группа разработала и внедрила полнопараметрический всенаправленный плащ-невидимку, способный скрывать крупномасштабные объекты в свободном пространстве. Один материал используется, чтобы позволить электромагнитной волне обойти область маскировки с всенаправленным согласованием импеданса и нулевой фазовой задержкой. Второй материал также обладает анизотропными определяющими параметрами для достижения фазовой компенсации с всенаправленным согласованием импеданса, а электромагнитные волны, распространяющиеся в оптическом направлении, имеют субсветовую фазовую скорость. В ходе экспериментальной проверки исследователи реализовали эти два материала с полнопараметрическими определяющими параметрами для ТМ-поляризованной волны.

Гигантское вращение Фарадея в атомно тонких полупроводниках

В недавнем исследовании немецкие и индийские физики показали, что ультратонкие двумерные материалы, такие как диселенид вольфрама, могут поворачивать поляризацию видимого света на несколько градусов на определенных длинах волн в небольших магнитных полях, подходящих для использования в чипах. Ученые из Мюнстерского университета (Германия) и Индийского института научного образования и исследований (IISER) в Пуне (Индия) опубликовали свои выводы в журнале Nature Communications. Чип компьютерного процессора содержит миллиарды переключающих элементов. Таким образом, работа немецко-индийской группы является шагом вперед в разработке миниатюрных оптических изоляторов из 2D-материалов, которые имеют толщину всего несколько атомных слоев и в сто тысяч раз тоньше человеческого волоса.

Универсальная генерация фототока в твердых телах с помощью линейно поляризованного лазера

Продемонстрировано, что одноцветная установка с круговой поляризацией порождает фототок в полуметалле Вейля независимо от лежащей в его основе симметрии и структурных деталей. Использование интенсивного лазерного импульса открывает фототок, зависящий от спиральности, который также настраивается в зависимости от эллиптичности света. Выделенный метод генерации фототока демонстрирует чувствительность к амплитуде, фазе и спиральности циркулярно поляризованного света. Кроме того, когда эллиптичность света переходит от круговой к линейной, фототок постепенно уменьшается до нуля. Преимущества этого нового подхода многочисленны. Во-первых, он генерирует универсальный фототок как в топологических, так и в нетопологических материалах. Во-вторых, его можно настроить, настроив угол между плоскостями поляризации и соотношение амплитуд двух источников света. В-третьих, его можно дополнительно настроить, введя временную задержку между двумя вспышками света.